Tutorial MEF

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Solid Edge 
 
Tutorial 
 
Simulação usando o Método dos Elementos Finitos 
 
 
 
Introdução: 
O Método dos Elementos Finitos (MEF) permite que se faça a simulação dos esforços 
solicitantes e das deformações de uma estrutura submetida a determinadas forças, 
carregamentos, momentos, etc. 
Para obter o comportamento do corpo nessas condições, seria necessário resolver 
equações (mais precisamente EDPs) para cada partícula do corpo, o que tomaria um esforço 
computacional imenso. O Método dos Elementos Finitos, ao invés de encontrar equações que 
regem o sólido todo, usa pontos discretos (nós) para encontrar uma solução numérica para 
cada nó, diminuindo assim o tamanho do problema. 
Dessa forma usa-se uma malha para descrever o corpo, composta de linhas que se 
cruzam formando os nós que serão analisados. Malhas mais refinadas fornecem uma solução 
mais próxima da real, porém requerem esforços computacionais muito grandes. Portanto, é 
comum usar malhas mais abertas para geometrias menos complexas, usando malhas refinadas 
apenas quando a geometria complexa da peça justifica o uso do esforço computacional extra. 
 
Peça estudada neste tutorial: 
 A peça estudada consiste em uma estrutura tubular com orelhas de fixação em uma de 
suas pontas, furada e contendo parafusos e uma polia. Ela é uma montagem, mas vale 
observar que os passos aqui apresentados são válidos também para a simulação de uma peça 
apenas ou uma estrutura qualquer. 
 
Observação: Este tutorial foi testado na versão ST6 e ST8 do Solid Edge usando o sistema 
operacional Windows 7 e 10. 
 
Tutorial 
 
1. Desenhe as peças no Solid Edge com as seguintes dimensões 
 
 Estrutura (quantidade: 1) 
O tubo tem um diâmetro de 64mm com uma parede de 4mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Bucha (quantidade: 1) 
 
 
 Polia (quantidade: 1) 
 
 
 Parafuso (quantidade: 2) 
 
 
 
 
 Porca (quantidade: 2) 
 
 
 
2. Faça a montagem das peças para obter a estrutura exibida abaixo. Caso haja dúvidas, 
ver o tutorial de montagens no Solid Edge (Tutorial 10 – “Montando um Conjunto”). 
 
 
 
3. Abra sua montagem. 
Clique na aba Simulação depois em Novo Estudo . 
A seguinte janela deve aparecer. 
 
 
4. Escolher tipo de estudo Estático Linear e malha de Tetraedro. Clicar Ok. 
5. Defina o material da peça. Utilize neste estudo o aço como material. 
 
 
Observação: Clicando no botão ao lado da aba de seleção de material é possível 
acessar uma lista com todos os materiais pré-inseridos no Solid Edge. Nessa lista pode-
se analisar e alterar suas propriedades mecânicas. 
 
 
 
 
 
6. Agora é preciso definir a geometria a ser analisada. Clique em Definir e 
selecione a peça toda e clique em Definir. 
 
 
7. Clicando em Força definem-se as forças atuantes no corpo. Podem-se aplicar 
forças em faces, arestas, pontos ou features. Neste tutorial a força é aplicada nas faces 
do parafuso que prende a polia. 
 
 
 
8. Colocaremos uma força de 100kN em cada extremidade do parafuso que segura a 
polia, totalizando uma força de 200kN aplicada sobre a estrutura. Selecione uma das 
faces do parafuso. 
 
 
 
9. Clicando no botão selecionado acima, pode-se escolher a direção do vetor força 
aplicado. Neste caso vamos entrar com as componentes cartesianas. 
 
10. Aqui será preciso analisar a posição da base cartesiana em relação à peça em questão. 
Neste caso queremos uma força de 100kN contra a direção do eixo Y, portanto deve-
se entrar no campo Fy com o valor de -100kN. Zere os outros campos e clique Enter. 
 
 
11. Repita o procedimento no outro lado do parafuso, de modo que as forças tenham 
mesmo módulo, direção e sentido. 
 
 
 
Observação: É possível aplicar outras solicitações na peça, como momento torçor, 
pressão, variações de temperatura entre várias outras. Basta selecioná-las no menu 
superior e fornecer as características necessárias de cada solicitação. 
 
 
 
12. É preciso definir uma parte imóvel da peça. Clique em Fixo . Isso é necessário 
porque o Método dos Elementos Finitos supõe um corpo rígido inerte no espaço, de 
modo que seja possível solucionar o problema e encontrar as tensões internas no 
corpo. Da mesma forma que na força, pode-se fixar faces, arestas, pontos ou features. 
Fixaremos a face superior do tubo, clique em face. 
 
13. Selecione a face a ser fixada. Marcações em esferas azuis indicam as partes fixadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14. É importante manter as relações de conexão entre as peças da montagem. Clique em 
Auto e selecione a peça toda, como indica a figura. 
 
 
 
 
15. Com a opção cola escolhida, clique em Auto – Aceitar e depois em criar conectores. 
 
 
 
16. Clique em Malha . 
 
 
17. Na caixa de diálogo aberta é possível configurar a malha que será usada. Uma malha 
mais refinada requer maior esforço computacional, entretanto fornecerá resultados 
mais precisos. É aconselhável usar malhas mais refinadas quando a geometria for mais 
complexa. Neste caso usaremos uma malha de grau 4. 
 
 
 
18. Clique em solucionar malha. Você deve obter o seguinte resultado: 
(É normal o programa demorar cerca de 1 ou 2 minutos para resolver, dependendo do 
refinamento da malha e do computador usado) 
 
 
Com o uso da escala de cores ao lado direito é possível observar como cada região da peça 
está submetida a um valor de tensão diferente. O desenho está deformado de modo a ilustrar 
o comportamento de peça quando submetida a esses tipos de tensão. 
 
 
 
19. Clique em Animar 
20. Selecione Salvar como filme 
21. Na caixa de diálogo aberta, selecione o diretório e o nome do arquivo do vídeo a ser 
salvo e clique em Salvar. 
 
 
 
22. Com um reprodutor de vídeos .avi (Windows Media Player serve) você poderá 
reproduzir o vídeo da simulação de deformação da peça. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23. Clicando em Examinar você pode analisar cada nó da malha que desejar. 
Basta clicar uma vez no nó para uma “preview” e depois clicar novamente. As 
informações aparecerão na caixa de diálogo. 
 
 
24. Clique em Fechar Resultados da Simulação 
25. Para voltar à pagina com a deformação e tensões, basta clicar em Resultados 
26. Para que a malha não fique representada 100% do tempo é só clicar em Malha 
e na caixa de diálogo aberta dar “uncheck” na opção destacada e depois clicar em 
Fechar. 
 
27. Salve seu trabalho. 
Parabéns! Você completou este tutorial.